一种聚氯乙烯与超细聚己内酰胺共晶材料及制备方法

摘要

本发明提出了聚氯乙烯与超细尼龙6共晶材料及制备方法，该材料由聚氯乙烯与超细尼龙6粉、增容剂及加工助剂按82∶18∶3～5∶8～10质量比组成，其制备方法是将尼龙6即聚己内酰胺原料用气流磨粉碎，制成粒径范围为4～8μm的超细尼龙6粉，其熔点降低至175℃；然后将聚氯乙烯与超细尼龙6粉、增容剂及加工助剂按82∶18∶3～5∶8～10质量比在混合设备中混合均匀，再在双螺杆挤出机中挤出成型，即制得聚氯乙烯与超细尼龙6共晶材料，所述的增容剂为含马来酸酐18wt％的聚苯乙烯与马来酸酐接枝共聚物，所述的加工助剂为硬酯酸锌。本聚氯乙烯与超细尼龙6复合物中共晶体的生成使材料具有优良的力学性能和热性能。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种聚氯乙烯与聚己内酰胺即尼龙6共晶材料及制备方法。

背景技术：

将聚氯乙烯与工程塑料共混是提高聚氯乙烯的力学性能和耐热性的新途径。聚氯乙烯与尼龙共混物综合了聚氯乙烯的耐燃性和韧性以及尼龙的耐化学试剂及耐油性，具有较高的耐腐蚀性、耐磨性和较好的力学性能及加工性能，大大拓展了聚氯乙烯与尼龙两种通用塑料的应用领域。但由于尼龙的加工温度比聚氯乙烯的加工温度高得多，使得聚氯乙烯与尼龙难以共混。

现有的聚氯乙烯与尼龙共混物的制备，多采用低结晶度、低熔点尼龙作原料，并使用昂贵的尼龙共聚物作为增容剂^[3-6]，很难在我国实现聚氯乙烯的工程化。这类聚氯乙烯与尼龙共混物大大提高了聚氯乙烯的力学性能，但其耐热性没有明显的提高。

通过特殊的加工方法控制和实现预期的相结构是目前聚合物加工的前沿领域。超细粉碎大幅度降低了聚己内酰胺即尼龙6的熔点，使其能与聚氯乙烯用常用聚合物加工设备共混加工。聚氯乙烯与超细尼龙6有较好的相容性，共混物内有聚氯乙烯与超细尼龙6共晶体生成。共晶体不仅使聚氯乙烯的力学性能大大增强，而且也显著提高了其耐热性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种聚氯乙烯与超细聚己内酰胺共晶材料及制备方法，以解决聚氯乙烯与尼龙6加工温度相差大难以共混加工的问题，使聚合物共混物组分间生成共晶体，以显著改善聚合物共混物力学性能及耐热性能。

本发明机理：气流磨超细粉碎极大的破坏了尼龙6的晶体结构，使其微晶尺寸变小，晶粒缺陷增大，熔点大幅度降低(熔点可降低到175℃)，能够与聚氯乙烯在180℃左右共混加工。聚氯乙烯与超细尼龙6共混物中，由于聚苯乙烯与马来酸酐接枝共聚物的强增容作用，聚氯乙烯与超细尼龙6相容性较大，超细尼龙6粒子中有缺陷的微晶可作为聚氯乙烯结晶的晶种。因此，聚氯乙烯超细尼龙6粒子能生成共晶体。共晶体的存在，不但大幅度提高了聚氯乙稀的力学性能，也显著提高了其热性能。

本发明聚氯乙烯与超细聚己内酰胺共晶材料，由聚氯乙烯与超细尼龙6粉、增容剂及加工助剂组成，其质量比为：聚氯乙烯：超细尼龙6粉：增容剂：加工助剂＝82∶18∶3～∶5∶8～10。其中超细尼龙6粉的粒径为4～8μm，所述的增容剂为聚苯乙烯与马来酸酐接枝共聚物，其中含马来酸酐18wt％，所述的加工助剂为硬酯酸锌。

本发明聚氯乙烯与超细聚己内酰胺共晶材料的制备方法步骤为：

a：将聚己内酰胺即尼龙6原料在真空干燥箱中干燥后，在气流磨粉碎机中粉碎成粒径为4～8μm超细粉，其熔点降低至175℃；

b：将聚氯乙烯与超细尼龙6粉、增容剂及加工助剂按82∶18∶3～5∶8～10质量比混合均匀，放置一天后在密炼机上进行密炼，密炼机转速为40转/分，温度控制在170～175℃，密炼时间为8～10分钟；从密炼机出料后立即将热物料放在开炼机上开炼，开炼机辊距为0.05～0.08mm，辊温为170～180℃；将开炼后的物料片材负重冷却，然后在平板硫化机上压制成型，压片时间为10～15分钟，压力15～20MPa，温度175℃，即制得聚氯乙烯与超细尼龙6共混物，其聚氯乙烯与超细尼龙6共混物中有聚氯乙烯/超细尼龙6共晶体。

本发明制备的聚氯乙烯与超细尼龙6复合物中共晶体的生成使材料具有优良的力学性能和热性能。

附图说明：

图1a.b.c分别是尼龙6粉碎前期、中期及后期的扫描电镜图。

图2为聚氯乙烯与超细尼龙6共混物的SEM照片。

具体实施方式：

实施例1：将尼龙6在真空干燥箱中干燥后，在FAL-100型流化床对撞气流粉碎机中，使其粉碎。其粉碎气流压力为0.94MPa，转速为9000r/min。尼龙6粉碎前期、中期及后期的扫描电镜图如图1所示。

从图1可以看出，未粉碎尼龙6(即PA6)粒径达3-5mm，粉碎后PA6只有4-8μm。粉碎前结构致密，粉碎中期成纤维状，结构仍密实，粉碎后期颗粒结构疏松。

实施例2.将干燥后的聚氯乙烯、超细尼龙6粉、增容剂聚苯乙烯与马来酸酐共聚物(其中含马来酸酐18wt％)和加工助剂硬酯酸锌按82∶18∶3∶10质量比在GH-10型高速混合机上混合一分钟，放置一天后在XSS-300型密炼机上密炼10分钟，密炼机转速为40转/分，温度控制在170℃；从密炼机出料后立即将热物料放在XK-160型开炼机上进行开炼，开炼机辊距为0.05mm，辊温为180℃；将开炼后的物料片材负重冷却，然后在QLB350×350×2型平板硫化机上压制成型，压片机使用参数：时间10分钟，温度175℃，压力15MPa。聚氯乙烯与超细尼龙6共混物的SEM照片如图2所示。

实施例3.将干燥后的聚氯乙烯、超细尼龙6粉、增容剂聚苯乙烯与马来酸酐共聚物(其中含马来酸酐18wt％)和加工助剂硬酯酸锌按82∶18∶5∶8质量比在GH-10型高速混合机上混合一分钟，放置一天后在XSS-300型密炼机上密炼8分钟，密炼机转速为40转/分，温度控制在175℃；从密炼机出料后立即将热物料放在XK-160型开炼机上进行开炼，开炼机辊距为0.05mm，辊温为170℃；将开炼后的物料片材负重冷却，然后在QLB350×350×2型平板硫化机上压制成型，压制条件：时间10分钟，温度175℃，压力20MPa。聚氯乙烯与超细尼龙6共混物的SEM照片与实施例2相似如图2所示。

从图2照片中可以发现超细尼龙6粒子均匀分散在聚氯乙烯基体中，两者结合紧密。